新型塑料回收技术帮助多层塑料回收再利用

2020年11月27日

生活中塑料制品无处不在，虽然被我们统称为塑料，但不同应用场景的塑料制品无论是分子构成还是聚合度，都有着很大的差异。为了赋予塑料很多特殊的性能，比如高强力、防水、耐高温等，塑料制品常常采用不同聚合物的组合。但这却在无形中造成了塑料回收再利用的难度，比如，作为塑料品类的重要组成部分——多层塑料就是如此。

全球每年生产约1亿吨多层热塑性塑料，每种热塑性塑料由多达12层不同的聚合物组成，由于不同聚合物的性质不同，需要将他们先分离再回收，常规的回收方法很难实现这样的操作，所以，几乎所有热塑性塑料最终都被送到填埋场或焚化炉中。例如，装饮料的塑料瓶，瓶身和表面的贴膜都可以称之为塑料，但实际上瓶身主要是聚酯（PET）、聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP），而贴膜主要是聚氯乙烯（PVC），所以瓶身和贴膜的回收方法大不相同，假如不分离而直接回收，PVC分解产生的物质可能还会影响PET回收再利用的质量。

最近，由美国威斯康星大学麦迪逊分销的科学家研究出一种名为“溶剂目标回收和沉淀”（solvent-targeted recovery and precipitation，简称STRAP）的回收技术，实现了对多层塑料的溶解与回收。

STRAP工艺路线

STRAP技术结合了一个名为"现实溶剂的导体样筛选模型"(COSMO-RS)的计算机系统，这个系统可以计算特定聚合物在不同温度下接触不同溶剂时的溶解度，废弃的多层塑料就可以根据这个系统给出的溶解方案建议，一次只溶解一层聚合物，经过一系列的溶剂清洗，每一种聚合物都可以从溶剂中进行化学分离，并在新产品中重新使用。

计算机系统辅助指导溶剂选择

目前，该研究团队已经使用STRAP技术对一种普通商用塑料中的聚合物进行了分离，分离出的聚合物在化学特性上类似于用于制造原始塑料薄膜的那些材料，如聚乙烯、乙烯—乙烯醇和聚乙烯二甲酸酯等。

STRAP工艺分离出PE、EVOH和PET

研究团队正准备对其他多层塑料展开试验，以扩展STRAP技术的使用范围。随着多层塑料的复杂性增加，确定可溶解每种聚合物溶剂的难度也增加。研究人员已着手开发一种新的计算模型，以计算出目标聚合物在不同温度下在溶剂混合物中的溶解度，从而缩小可溶解聚合物的潜在溶剂的数量。他们的最终目标是开发一种计算系统，可以帮助人们更快捷地找到溶剂组合以循环利用各种多层塑料。

此外，该研究团队还希望了解所用溶剂对环境的影响，并建立绿色溶剂数据库，使其能更好地平衡各种溶剂系统的功效、成本和环境影响。

相关研究成果以“Recycling of multilayer plastic packaging materials by solvent-targeted recovery and precipitation”为题，已在Science Advances杂志上发表。

(来源：纺织导报)